淺析氧化鋁溶出加熱器（三）套管安裝

吳能泳

十一冶建設有限責任公司，廣西 柳州 545007

在廣西靖西信發氧化鋁高壓溶出一期工程中，管道預熱車間共有36根三套管，每層高2m共六層安裝于H型鋼梁管道支架上，每根套管加熱器的內管為三根φ168×10，外管為φ530×14的無縫鋼管（20G），每根套管通過180°U型彎頭連為一個整體套管加熱器；設計壓力內管為6.9MPa，外管為1.3MPa，在安裝三套管過程中，關鍵是三套管的焊接、吊裝、就位。

1 套管的制作

1.1 準備工作

在制作單根單管內管前，要先進行一系列的準備工作：檢查材料的質量檢驗報告單，一一核對其材質、規格、型號、機械性能以及標準代號和化學成分等等，是否符合設計要求。在進行管材下料時，要嚴格按照施工圖紙的設計尺寸進行下料施工，不得采用短管拼裝焊接，焊縫的間距為9.1m。采用半自動火焰切割進行套管管材的切割，先把鋼管切口一面的污漬、鐵銹等雜物處理干凈再進行下料。保證切割邊的垂直度，誤差為±1mm。按照GB985以及GB986相關規定確定焊接接頭的形式及尺寸。管接頭坡口的加工尺寸如下：坡口為V型坡口角度55±5°，鈍邊為1.5mm～2mm，間隙2mm。

1.2 套管焊接工藝

焊接是三套管制作安裝的一道比較特殊的工序，焊接質量與整個工程的質量有著密切的關系。為了滿足設計對于焊縫質量的要求標準，在經過外觀檢查內管對接焊縫合格后，內管焊縫要100%進行X射線探傷的檢驗，其結果如與JB4730中Ⅱ級的標準相符則判定合格。外管的焊縫經過外觀檢測合格后，還要100%進行超聲波探傷，其結果如與JB4730中Ⅰ級標準相符則判定合格。為了保證焊縫較高的韌性、熔敷金屬延性以及較低的擴散氫含量，提高其抗裂性能，材質為20G三套管外管鋼管焊接采用鎢極氬弧焊打底、手工電弧焊填充、蓋面或CO2氣體保護焊填充、蓋面的焊接方案,鎢極氬弧焊的焊絲為JG-50,直徑ф2.5，氬氣純度不應低于99.99%，CO2保護焊采用焊絲牌號為CHW-50C、直徑為ф1.2mm的CO2焊絲。套管內管支架的焊接，也使用J427焊條。材質為20G三套管內管鋼管焊接采用鎢極氬弧焊打底、手工電弧焊填充、蓋面的焊接方法，鎢極氬弧焊的焊絲為JG-50，直徑ф2.5，氬氣純度不應低于99.99%，手工電弧焊焊條為J427焊條，焊條直徑為3.2mm～4mm。

1.3 三套管工藝

1.3.1 三套管內管的焊接

首先組對管口的接頭，在進行管口的組對后，兩管必須位于同一條直線，偏斜誤差不應超過1%，內管的焊縫接頭組對要采用管卡配合，與母材焊接的工卡具其材質與母材相同或同一類別號，在進行工卡具的拆除時要注意不要損傷母材，并且要把拆除后留下的焊疤做打磨修整，直至其與母材的表面保持齊平。為了保證焊縫在正式焊接過程中不至于因焊接應力而使焊口位置變形，因此焊口正式焊接前要進行點固焊。點固焊應采用與根部焊縫相同的焊接材料和焊接工藝，并由合格的焊工施焊。點固焊的點焊長度在10mm～15mm之間，高度為2mm～4mm，不宜超過管壁的2/3。

1.3.2 三套管內管套進外管

單根三套管內管長91m，外管長90m（不含管端接頭長），每根內管一次組對完，要求每根內管對接焊縫必須經過探傷、試壓、退火，確認管道焊縫達標后，把三根內管品字型固定好，然后把下好料的外管一節一節的利用卷揚機套在內管外，即進行外管對接及端頭的組對和焊接，焊縫經探傷、退火合格后，整根套管就制作完成（其每根套管套管示意圖如圖1）。

圖1 三根單套管套管示意圖

2 套管的安裝

2.1 三套管內管試壓

壓力試驗參數設置：水壓試驗壓力設置為12.79MPa，而工作壓力為6.9MPa。而壓力表的量程為試驗壓力的1.5～2倍，精度1.5 級，數量2 塊。試壓前準備：試壓前先在兩端焊上臨時堵頭，把各項工作備妥，然后打開給水閥，往管內灌水，待管內灌滿水和排盡空氣，就把給水閥及排氣閥關閉，然后開始升壓。當壓力升到0.5 MPa時，應停止升壓，對設備滲漏情況進行檢查，無異常現象后繼續升壓到試驗壓力的50%，停止15min對設備滲漏情況再次檢查。如無異常現象，然后緩慢將壓力升到試驗壓力，做下記錄，待10min后，壓力不下降即為合格。

2.2 三套管外管試壓

試驗壓力為2.02MPa，設計壓力為1.3MPa。強度試壓的操作程序和方法與套管內管試壓方法相同。按上述方法進行強度試驗合格后，然后緩慢將壓力降到1.3MPa，對所有焊縫、等進行全面檢查，如無滲漏和其它異常現象，即外管水壓試驗合格。再將水緩慢放盡，并辦理簽證。

2.3 三套管吊裝

安裝采用倒裝法，首先進行頂層第六層套管吊裝。用鋼絲繩將每根整根套管捆綁成一組,利用套管廠房H型屋架梁，設6～8個吊點（單根房架梁不能同時設兩個吊點，采用兩組吊裝吊點錯開設置，且第五層至第一層套管吊裝時，嚴禁使用上一層管子的托管橫梁作為下一層管子吊裝的吊點來進行吊裝作業。）,每個吊點設置10t電動環鏈葫蘆同時進行起吊。在吊裝時，每組由專人負責指揮，保證所有吊點起吊速度一致，使葫蘆受力均勻，避免沖擊和碰撞，以防碰傷套管。吊裝過程中，要求起吊高度達到安裝高度的1/3時，檢查各個吊點高度是否一致，工機具受力情況；套管起吊高于安裝高度300mm，在每個吊點采用（6×37+1）Φ25鋼絲繩、卡扣將套管固定在套管廠房屋架梁上，回落一點葫蘆，使葫蘆、鋼絲繩同時承受管子的重量，確保吊裝安全。托管橫梁安裝就位后，將套管慢慢放下到橫梁上。第五層至底層（第一層）套管的固定則采用（6×37+1）Φ25鋼絲繩、卡扣將套管固定上一層托管橫梁上，施工方法與頂層（第六層）施工方法一致。

2.4 “U”型彎管組對

由于是三套管加熱器,“U”型彎管連接呈品字形,距離空間小,對焊接要求又嚴格,在安裝時必須符合設計規范的要求，彎頭組對時，必須使彎頭中心一致、在同一平面上，確保焊接距離,保證焊接質量。

2.5 “U”型彎管的管口焊接

由于“U”型彎管尺寸不大，接口焊縫是在平臺上施焊。在施焊前，應用卡具固定彎管來避免焊接過程中產生的焊接應力造成彎管的變形。焊工施焊時，在焊縫圓周上，應考慮到焊接變形，采取間隔施焊的措施和焊后加熱來消除焊接應力。

2.6 三套管安裝完畢后,要進行整體試壓

分內管整體試壓及外管整體試壓,內管強度試驗壓力為12.79MPa，外管強度試驗壓力為2.02MPa。試壓程序與三套管內外管試壓相同。

3 焊接、安裝注意事項

焊縫坡口及焊縫兩側20mm區域內的氧化皮，臟物、油污等全部清理干凈，直至見到金屬光澤。防止氣孔、夾渣在焊縫中出現。管道組對時，每道焊縫焊接前，焊工應認真檢查組對質量，如超出焊縫的要求或管道錯口超出規定時，焊工應拒絕施焊，防止焊縫因管口組對不當而產生未焊透及未熔合的缺陷。施焊中，焊工要依據焊接工藝正確選用焊條、焊劑，以便在電弧焊接過程中脫氧、脫碳、脫硫；焊工正確選用較大的焊接線能量，仔細清理層間熔渣、擺動焊條，壓低電弧，以減少有害夾雜物殘留在焊縫中。焊縫應設引弧和收弧板，焊接過程中禁止在焊縫以外打引弧，埋弧焊和氬氣氣體保護焊焊前應在試板上進行調焊，調好參數后方可正式施焊。焊工在施焊過程中，不許使用未經烘干的焊條，要注意焊接速度不要太快，電流、電壓等工藝參數嚴格按作業指導書操作，防止咬邊、焊瘤在焊縫中產生。安裝三套管,內管焊縫經過探傷合格后進行水壓的試驗，試驗合格后，開始進行內管和外管的穿套。

4 結論

總之，安裝三套管要在施工過程中，相關技術人員要針對各種工種、作業項目內容做技術交底，嚴格按照施工設計的程序環節采用先進的施工工藝進行施工，從而保證施工質量，提高設備的工作性能，為今后類似工程積累了經驗。

[1]楊鐵.氧化鋁廠溶出系統工藝管道安裝[J].現代機械，2010(2).

[2]楊鐵.氧化鋁廠高壓溶出料漿管道焊接工藝[J].現代焊接，2009(11).

[3]李松.氧化鋁溶出單套管預熱器的制作與安裝[J].現代機械，2009(5).